Magyar tudós vezetésével fejtették meg a Nap titkát

Egy nagy-britanniai egyetemen tevékenykedő magyar kutató elméleti irányításával sikerült egy nemzetközi tudóscsoportnak bizonyítékot szolgáltatnia egy több mint 60 éve felállított elméletre. A Nap belső szerkezeti működésének megértésével jobban megismerhetjük az űr-időjárás alakulását, az akár a Földünkre is veszélyt jelentő napkitöréseket, de még a megújuló energia fejlesztése terén is alkalmazhatjuk majd a kutatók eredményeit.

A kutatásban a University of Sheffield, a California State University, valamint a belfasti Queen’s University tudósai vettek részt. A kutatócsoportot Erdélyi Róbert, a Magyar Tudományos Akadémia tagja, a Sheffield Egyetem Nap- és Űrplazma-Fizikai Kutatóközpontjának vezető professzora irányította.

A vizsgálat fókuszában a Nap légkörében megfigyelhető különleges mágneses hullámok, az úgynevezett Alfvén-hullámok álltak. Ezeknek a csillagok belsejében kialakuló mágneses eredetű hullámoknak a jelenlétére Hannes Alfvén svéd tudós következetett először 1942-ben, elméleti számítások alapján. Felfedezéséért pár évtizeddel később Nobel-díjat kapott. Egészen mostanáig azonban eddig nem állt rendelkezésre olyan közvetlen és megdönthetetlen bizonyíték, amely alátámasztaná az Alfvén-hullámok jelenlétét napfizikai környezetben.

Ahhoz, hogy jobban megérthessük a felfedezés lényegét, először nem árt részletesebben megismerkedni a Nap felépítésével. A csillag még szilárd legkülső rétegét fotoszférának nevezik, ez az, amelyet szabad szemmel is láthatunk, innen származik a látható fény legnagyobb része. Itt a hőmérséklet 6000 Kelvin (5727 °C), vastagsága pedig mintegy 500 kilométer. Efölött helyezkedik el a kromoszféra, amelynek alsó határa a Nap leghidegebb régiója, ahol a hőmérséklet 4400 Kelvinre (4127 °C) csökken, ám a csillag felszíne felé haladva egyre emelkedik, 6-7000 Kelvin (5727-6727 °C)  körüli szintre. A kromoszféra felső határát a kutatók a 30 000 Kelvinnél (29 727 °C) húzzák meg.

A két réteg között nagy sebességgel mozgó hullámok szállítják a hatalmas energiát © Erdélyi Róbert/University of Sheffield

A laikus számára logikusnak tűnhet, hogy a középponttól távolodva egyre csökken a hőmérséklet, ám ennek ellentmond, hogy a Nap plazmaszerű „atmoszférája”, a korona a 3 millió Kelvines (2999727 °C) hőmérsékletet is elérheti. A koronát egyébként a napfogyatkozások alkalmával lehet megfigyelni, ugyanis ez a terület akár több millió kilométerre is kinyúlik a nyílt űrbe. A Nap légköri hőmérsékletének rohamos és fölöttébb rejtélyes emelkedése a felszíni (fotoszférikus) 6000 Kelvinről a több millió fokos korona-hőmérsékletig a modern asztrofizikai kutatások egyik legkiemeltebb és szó szerint "legégetőbb" kérdése volt az utóbbi fél évszázadban. Az Erdélyi professzor által vezetett kutatócsoport ezt a jelenséget vizsgálta, s az Alfvén-hullámok jelenlétének igazolásával tudtak magyarázatot adni rá.

Az óriási hőmérsékletnövekedést a hullámoknak az úgynevezett mágneses fluxuscsövekben történő mozgása idézi elő. Ezt úgy lehet talán a legkönnyebben elképzelni, mintha egy ruganyos, tömör gumicsövet a végénél fogva jobbra-balra nyíró mozgással megtekernénk (lásd a mellékelt ábrát). A vizsgálatok eredményeit értékelve a kutatók olyan mágneses csavarhullámokat (torziós hullámokat) fedeztek fel, amelyeknek terjedési sebessége elérte a 25 km/s, azaz csaknem 70 000 km/óra sebességet. Ezekben a hullámokban elegendő energia található ahhoz, hogy több millió fokra hevítsék a Nap légkörét.

A mágneses fluxuscsőben felfelé terjedő torziós Alfvén-hullámok © Erdélyi Róbert/University of Sheffield

„Megdönthetetlen bizonyíték van a kezünkben” – válaszolta a hvg.hu kérdésére Erdélyi professzor. „A mágneses hurkok, a fluxuscsövek képezik a csillagok légkörének egyik fő építőkövét. Az Alfvén-hullámok pedig kizárólag mágneses térben jönnek létre és csak ezek a hullámok mutatják a fentiekben leírt jelenséget, eközben viszont nem változtatják meg a mágneses fluxuscsövek fényerejét. Sikerült egyértelműen kimutatnunk, hogy a torziós mozgás emiatt jön létre.